Существует множество способов снизить выбросы на транспорте. Среди них одним из наиболее продвигаемых является замена старых автомобилей на новые, особенно с низкими или нулевыми выбросами. Это решение, хотя и эффективно, имеет определенную зависимость. Пользователи старых автомобилей должны иметь желание, средства и осведомленность, чтобы заменить свои четыре колеса на новые.
Другой способ — принять закон, запрещающий въезд в центры городов старым транспортным средствам или даже транспортным средствам с традиционными двигателями. Подобные практики все чаще обсуждаются. Многие европейские города объявили о подобных мероприятиях в 2025-2035 годах. Примером может служить Амстердам, где через несколько лет будет запрещено использование транспортных средств с традиционными двигателями. Хотя такие ограничительные изменения вступят в силу лишь через несколько лет, автопроизводители не могут расслабляться и ждать до тех пор, поскольку с 1 сентября 2020 года вступит в силу новый стандарт выбросов выхлопных газов – Евро 6D. Это будет означать, что многие уже выпущенные автомобили не смогут быть зарегистрированы. Это, вероятно, приведет к удалению многих приводов из предложений.
Технические проблемы
К сожалению, это естественное направление, избежать которого невозможно. Многие приводные устройства, основанные на старых конструктивных предположениях, трудно адаптировать к современным требованиям. Это связано со многими проблемами. К ним относятся: другой подбор материалов, худшие параметры смазки или просто внутреннее трение, что тоже влияет на выбросы.
Еще одна проблема — зависимость от токсичных соединений. Ну а в случае с обычными двигателями попытка уменьшить один из компонентов вызывает увеличение концентрации другого. Так обстоит дело, например, с оксидами азота, образующимися при высоких температурах. Однако в таких условиях выбросы угарного газа и углеводородов снижаются. Поэтому конструкторам силовых агрегатов приходится искать так называемую золотую середину. Следствием этого является использование обширных систем очистки выхлопных газов.
Современные автомобили (не только автомобили с дизельным двигателем) используют сажевые фильтры (DPF). Из-за соответствия стандартам пришлось добавить этот элемент и в бензиновые двигатели (GPF – Gasoline Particle Filter). Кроме того, в системах очистки выхлопных газов используются клапан EGR, фильтр SCR с добавлением AdBlue и каталитические нейтрализаторы. Инженерная деятельность не основана только на добавлении новых компонентов. Работа также ведется над самим приводом, целью которого является, среди прочего, повышение эффективности и снижение расхода топлива (и, следовательно, углекислого газа). за счет использования системы непосредственного впрыска, наддува, а также системы деактивации цилиндров (COM – Cylinder On Demand). К сожалению, как уже говорилось ранее, попытка устранить один фактор влияет на другой. То же самое и в этом случае. Непосредственный впрыск и наддув приводят к увеличению выработки твердых частиц – по этой причине используются фильтры DPF и GPF.
– Последовательно вводимые стандарты чистоты выхлопных газов все больше ограничивают выбросы веществ, выбрасываемых транспортными средствами. Стандарты чистоты выхлопных газов — это одно, но меняются и эксплуатационные требования (например, снижение расхода топлива) и налоговые требования, связанные с выбросами. Снизить концентрацию вредных веществ в двигателях внутреннего сгорания непросто. Уменьшение концентрации одного вещества часто приводит к увеличению другого, что усложняет системы очистки выхлопных газов и конструкцию двигателя. Например, снижение расхода топлива или выбросов, например, углекислого газа в двигателях SI (искровое зажигание) может быть достигнуто за счет наддува и непосредственного впрыска (попытка повысить эффективность двигателя), но это приведет к увеличению выбросов твердых частиц - следовательно, сажевый фильтр - комментирует Матеуш Беднарски, технический тренер Kamoka.
Старо, но хорошо
Двигателестроение уже много лет находится на высоком уровне. Хорошим примером является 38-летний Mercedes W123, который после установки дополнительного каталитического нейтрализатора был протестирован в соответствии с действующими процедурами омологации (WLTP — Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicle TestResult). Оказалось, что автомобиль, оснащенный дизельным двигателем (240D), рабочим объемом 2,4 литра и мощностью 72 л.с., достиг 216 г CO2/км в лаборатории и в среднем 190 г CO2/км во время испытаний в реальных условиях. условия дорожного движения RDE (реальные выбросы при вождении). Выбросы оксидов азота (NOx) также были проверены и составили 0,805 г/км. Это исключительно хорошие результаты, поскольку аналог тестируемого Mercedes – E-класс – выбрасывает в атмосферу в среднем 160 г CO2/км. В свою очередь, в случае с NOx это более низкий результат, чем у Audi Q3 с 2-литровым дизелем под капотом или у Renault Scenic 1.6 dCi.
Хотя это удивительные значения, следует отметить, что владелец автомобиля добавил ко всей выхлопной системе дополнительный каталитический реактор. Благодаря этому автомобиль 1980-х годов способен соответствовать стандарту Евро 3 – по угарному газу (CO) и Евро 6 – по углеводородам (HC). В свою очередь, выбросы NOx были незначительно превышены по отношению к пределу, установленному в стандарте Евро-6 (предел: 500 мг/км).
Только одно направление
Хотя производители автомобилей усердно работают над сокращением выбросов двигателей внутреннего сгорания, их усилия постепенно начинают упираться в стену, но не из-за отсутствия технических возможностей. Во всем этом есть и финансовый аспект. Еще большее сокращение выбросов от традиционных установок было бы возможно, но потребовало бы значительных финансовых затрат, которые в конечном итоге ощутил бы заказчик. Вот почему ищутся более простые решения, например, поддержка поршневых двигателей электрическими решениями.
Уже существует множество автомобилей, оснащенных различными типами гибридных систем, в том числе мягким гибридом, классическим гибридом или подключаемым гибридом. Эти опции позволяют снизить некоторые компоненты выбросов. Научные исследования, проведенные в стране, наглядно показали, что Mild Hybrid положительно влияет на выбросы угарного газа, углеводородов и оксидов азота (хотя в последнем случае GPF играет важную роль). Однако сами производители заявляют в своих данных, что выбросы углекислого газа (CO2) несколько выше, чем у обычного силового агрегата. В свою очередь, классические гибриды (лидером в этом отношении является Toyota) представляют собой интересное предложение, но они должны иметь как можно большую долю полностью электрического режима, чтобы их экологическая эффективность была прибыльной.
– Борьба за снижение выбросов сегодня предполагает реальное увеличение доли продаж автомобилей с низким уровнем выбросов. Наш опыт показывает, что получение 50 процентов доля гибридов в общих результатах позволяет нам достичь требуемых на данный момент ограничений ЕС на выбросы CO2 и избежать финансовых санкций. Но... есть одно условие. Гибриды должны иметь сильную электрическую часть, что обуславливает высокую долю электрического режима в общей езде (что делает гибридный автомобиль частично «электрическим») — это могут сделать только полные гибриды (полные или жесткие) и подключаемые модули. Мы не добьемся таких результатов, используя только мягкие гибриды (мягкие гибриды - они не могут ездить исключительно на электричестве), - комментирует Роберт Муларчик, старший менеджер по связям с общественностью Toyota Motor Польша и старший менеджер по связям с общественностью Toyota Central Europe.
С точки зрения экологии самого автомобиля решением, несомненно, является его полная электрификация, возможно, с использованием топливного элемента на водороде. Все указывает на то, что именно это направление захватит мир, постепенно устраняя классические поршневые двигатели, по крайней мере, с легкого транспорта. В случае тяжелого транспорта на данный момент нет лучшего решения, чем классический Дизель.
Обычные юниты, которые сейчас доминируют в мире, в каком-то смысле переживают кризис. Особенно это заметно в Европе, где ограничения выбросов наиболее заметны. Именно из-за них некогда любимые двигатели V8 и V12 исчезают с рынков и заменяются меньшими аналогами с электроприводом. К сожалению, нам приходится смириться с тем направлением, в котором движется мир, хотя над двигателем внутреннего сгорания еще предстоит поработать. Вопрос только в том, будет ли это кому-нибудь выгодно.